怀化市重点中学2023-2024学年高三上学期10月月考（一）
物理试题
一、单选题（24分）
1．某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．实验中必须让木板保持匀速运动 B．图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线
C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7 D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
2．一物体做匀加速直线运动，通过一段位移所用的时间为，紧接着通过下一段位移所用时间为．则物体运动的加速度为（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，一倾角为θ的斜面体固定在水平地面上。一质量为m的长木板B静止在斜面上，质量也为m的物块A静止在长木板上，A与B间、B与斜面间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现给长木板B一沿着斜面向上的拉力F，把长木板B从物块A的下面抽出，重力加速度为g。则拉力F应大于（ ）
A．mgsinθ+μmgcosθ B．mgsinθ+2μmgcosθ
C．4μmgcosθ D．2mgsinθ
4．流量是指单位时间内通过管道横截面的流体体积，在生活中经常需要测量流量来解决实际问题。环保人员在检查时发现一根排污管正在向外满口排出大量污水，如图所示。他测出水平管口距落点的竖直高度为h，管口的直径为d，污水落点距管口的水平距离为l，重力加速度为g。根据这些测量计算排出污水的流量为（ ）
A． B．
C． D．
5．2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火星上首次留下国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道Ⅰ运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道Ⅱ运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器（ ）
A．在轨道Ⅱ上处于受力平衡状态 B．在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时短
C．从轨道Ⅰ进入Ⅱ在P处要加速 D．沿轨道Ⅰ向P飞近时速度增大
6．如图所示，在竖直平面内有ac、abc、adc三个细管道，ac沿竖直方向，abcd是一个矩形。将三个小球同时从a点静止释放，忽略一切摩擦，不计拐弯时的机械能损失，当竖直下落的小球运动到c点时，关于三个小球的位置，下列示意图中可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
二、多选题（20分）
7．如图所示，光滑圆环固定在竖直面内，一个小球套在环上，用穿过圆环顶端光滑小孔的细线连接，现用水平力F拉细线，使小球缓慢沿圆环向上运动，此过程中圆环对小球的弹力为N，则在运动过程中（ ）
A．F增大 B．F减小
C．N不变 D．N增大
8．2023年5月30日搭载景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员的神舟十六号飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。飞船入轨后先在近地停泊轨道1上进行数据确认，后经椭圆转移轨道2与在轨道3做匀速圆周运动的空间站组合体完成自主快速交会对接，其变轨过程可简化如图所示，已知停泊轨道半径近似为地球半径R，中国空间站轨道距地面的平均高度为h，飞船在停泊轨道上的周期为，则（ ）
A．飞船在停泊轨道上的速度大于第一宇宙速度
B．飞船在转移轨道上P、Q两点的速率之比约为
C．若飞船在Ⅰ轨道的点P点火加速，至少经过时间，
才能在Ⅱ轨道的Q点与空间站完成交会对接
D．空间站的物品或宇航员可以漂浮，说明此时它们或他们不受地球引力作用
9．如图，广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以为圆心、和为半径的同心圆上，圆心处装有竖直细水管，其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节，以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时，喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用、、和、、表示。花盆大小相同，半径远小于同心圆半径，出水口截面积保持不变，忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．若，则
B．若，则
C．若，，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同
D．若，喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同，则
10．在如图所示的水平转盘上，沿半径方向放着质量分别为m、2m的两物块A和B（均视为质点），它们用不可伸长的轻质细线相连，与圆心的距离分别为2r、3r，A、B两物块与转盘之间的动摩擦因数分别为、，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。现缓慢加快转盘的转速，当两物块相对转盘将要发生滑动时，保持转盘的转速不变，下列说法正确的是（ ）
A．此时转盘的角速度大小为
B．此时细线中的张力大小为
C．此时烧断细线后的瞬间，B的加速度大小为
D．此时烧断细线后的瞬间，A、B两物块的加速度大小相等
三、实验题（14分）
11．用图所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验。
（1）对于实验的操作要求，下列说法正确的是( )
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
（2）根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，部分运动轨迹如图所示，图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为L，、和是轨迹图线上的3个点，和、和之间的水平距离相等。若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，重力加速度为g。可求出小球从运动到所用的时间为 ，小球抛出后的水平速度为 。
（3）为了探究影响平抛运动水平射程的因素，某同学通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了6次实验，实验数据记录如下表。以下探究方案符合控制变量法的是( )
A．若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据
B．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据
C．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据
序号 抛出点高度（m） 水平初速度 水平射程（m）
1 0.20 2.0 0.40
2 0.20 3.0 0.60
3 0.45 2.0 0.60
4 0.45 4.0 1.20
5 0.80 2.0 0.80
6 0.80 6.0 2.40
D．若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据
12．如图所示，是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图，转动手柄1，可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么：
（1）现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是 。
A．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验
B．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验
C．在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验
D．在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验
（2）在该实验中应用了 （选填“理想实验法”、“控制变量法”、“等效替代法”）来探究向心力大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系；
（3）当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为 。
四、解答题（12+15+15）
13．宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上，斜坡的倾角为α，已知该星球的半径为R，引力常量为G，球的体积公式是。求：
（1）该星球表面的重力加速度g；
（2）该星球的密度；
（3）该星球的第一宇宙速度。
14．如图所示，以速度v速运动的传送带与平板B靠在一起，两者上表面在同一水平面上，传送带的长度L1=2.5m，平板B的质量M=2kg、长度L2=2m，现将一质量m=2kg的滑块A可视为质点轻放到传送带的左端，滑块随传送带运动并滑到平板上，已知滑块A与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，滑块A与平板B间的动摩擦因数μ1=0.3，平板B与地面的动摩擦因数为μ2=0.1，不计传送带与平板之间的间隙对滑块速度的影响，g取10m/s2。
（1）若滑块在传送带上一直加速，则传送带的速度至少多大？
（2）若滑块恰好不从平板上掉下，求传送带的速度大小；
（3）若传送带运动速度为6m/s，求滑块A离开平板B时的速度。
15．如图1所示，一根长为L不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系有一质量为m的小球（可视为质点），小球在竖直平面内以O点为圆心做圆周运动。已知重力加速度为g，忽略空气阻力的影响。
（1）若小球经过圆周最高点A时速度大小vA=，求此时绳子对小球施加拉力的大小；
（2）若轻绳能承受的最大拉力Fm = 9mg，求小球运动到最低点B点时的速度大小在什么范围内，既可以使小球在竖直面内做完整的圆周运动，又可以使绳子不被拉断；
（3）某同学做出了小球经过圆周最高点A点时，绳子上的拉力F与小球速度的平方v2的函数图像，如图2所示，
a．请写出图线的函数表达式。
b．若将轻绳换为长为L质量忽略的轻杆，其他保持不变，请在图3中绘出小球经过圆周最高点A点时，轻杆对小球的作用力F与小球速度的平方v2的函数图线，并且注明图线与坐标轴的交点坐标。
参考答案：
1．C【详解】AB．为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图可乙知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故AB错误；
C．由图可知，最大静摩擦力约为10N，滑动摩擦力约为7N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7，故C正确；
D．根据
，
可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。故选C。
2．A【详解】物体做匀加速直线运动在前一段所用的时间为，平均速度为即为时刻的瞬时速度；
物体在后一段所用的时间为，平均速度为即为时刻的瞬时速度。
速度由变化到的时间为所以加速度为故选A。
【点睛】本题若设初速度和加速度，结合位移时间公式列方程组求解，可以得出加速度的大小，但是计算较复杂，没有运用匀变速直线运动的推论解决简捷。
3．C【详解】设拉力为F0时，B刚要从A下面被抽出，则此时B和斜面之间为滑动摩擦力2μmgcosθ，A B间的摩擦力达到最大静摩擦力μmgcosθ，A、B此刻加速度可以认为仍相同。对整体，根据牛顿第二定律有F0﹣2mgsinθ﹣2μmgcosθ=2ma
对物块A，根据牛顿第二定律有μmgcosθ﹣mgsinθ=ma联立可得F0=4μmgcosθ.故ABD错误，C正确。故选C。
4．A【详解】由题可知，水流出排污管后做平抛运动
解得。则排出污水的流量为故选A。
5．D【详解】A．天问一号探测器在轨道Ⅱ上做变速圆周运动，受力不平衡，故A错误；
B．根据开普勒第三定律可知，轨道Ⅰ的半径大于轨道Ⅱ的半长轴，故在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时长，故B错误；
C．天问一号探测器从轨道Ⅰ进入Ⅱ，做近心运动，需要的向心力要小于提供的向心力，故要在P点点火减速，故C错误；
D．在轨道Ⅰ向P飞近时，万有引力做正功，动能增大，故速度增大，故D正确。故选D。
6．B【详解】设，， 设小球沿、、 、、下滑的加速度分别为、、、、。
根据牛顿第二定律得，，
对段有，得
对段有，得。对段有得。所以有即当竖直下落的小球运动到点时，沿下落的小球恰好到达点，沿下落的小球恰好到达点，故ACD错误，B正确。故选B。
7．BC【详解】小球沿圆环缓慢上移可看做匀速运动，对小球进行受力分析，小球受重力G，F，N，三个力．满足受力平衡．作出受力分析图如图所示；由图可知△OAB∽△GFA，即：
小球沿圆环缓慢上移时，半径不变，AB长度减小，故F减小，N不变；
A. F增大，与结论不相符，选项A错误；
B. F减小，与结论相符，选项B正确；
C. N不变，与结论相符，选项C正确；
D. N增大，与结论不相符，选项D错误．
8．BC【详解】A．因为停泊轨道半径近似为地球半径R，由第一宇宙速度的物理意义可知，飞船在停泊轨道上的速度近似等于第一宇宙速度，故A项错误；B．由开普勒第二定律可知，飞船在转移轨道上P、Q附近极短时间内扫过的面积相等。即
故两点的速率之比为故B项正确；C．设飞船在转移轨道运行的周期为，由开普勒第三定律可得
整理可得故飞船在转移轨道上从P点飞到Q点所需的时间为
所以飞船在Ⅰ轨道的点P点火加速，至少经过时间，才能在Ⅱ轨道的Q点与空间站完成交会对接，故C项正确；
D．中国空间站的物品或宇航员可以漂浮，说明此时它们或他们万有引力提供向心力，处于完全失重状态，故D项错误。
故选BC。
9．BD【详解】AB．根据平抛运动的规律， 。解得，可知若h1=h2，则 v1:v2 =R1:R2。若v1=v2，则
选项A错误，B正确；C．若，则喷水嘴各转动一周的时间相同，因v1=v2，出水口的截面积相同，可知单位时间喷出水的质量相同，喷水嘴转动一周喷出的水量相同，但因内圈上的花盆总数量较小，可知得到的水量较多，选项C错误；
D．设出水口横截面积为S0，喷水速度为v，若，则喷水管转动一周的时间相等，因h相等，则水落地的时间相等，则
相等；在圆周上单位时间内单位长度的水量为相等，即一周中每个花盆中的水量相同，选项D正确。
10．AC【详解】AB．根据，
两物块的临界角速度分别为，。由于物块A的临界角速度较大，则相对滑动时物块A向圆盘内侧滑动。设绳拉力为F，根据牛顿第二定律，。得，A正确，B错误；
CD．此时烧断细线后的瞬间，A、B物块的加速度大小分别为
，。C正确，D错误。故选AC。
11． AD B
【详解】（1）AB．为了使小球每次从斜槽末端抛出时的速度相等，应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下，而斜槽轨道不必光滑，故A正确，B错误；
C．此实验研究的是小球所做的平抛运动，所以斜槽末端必须水平，故C错误；
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故D正确。
故选AD。
（2）由题意可知小球从P1运动到P2和从P2运动到P3所用的时间相同，均设为T，由于小球在竖直方向上做自由落体运动，故根据运动学规律有解得小球抛出后的水平速度为
（3）AD．若探究水平射程与初速度的关系，需要控制抛出点高度不变，通过改变水平初速度来探究水平射程的变化，可用表中序号为1、2的实验数据，故AD错误；BC．若探究水平射程与高度的关系，需要控制水平初速度不变，通过改变抛出点高度来探究水平射程的变化，可用表中序号为1、3、5的实验数据，故B正确，C错误。故选B。
12． A 控制变量法 1：2
【详解】(1)[1]根据
可知要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和半径不变，故A正确，BCD错误。故选A。
(2)[2]该实验需要控制小球的质量和半径不变，来研究向心力大小与角速度的关系，所以采用控制变量法。
(3)[3]标尺格子数与向心力成正比，右边标尺上露出的红白相同的等分格数为左边的2倍，有
左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，即根据可得所以
则知左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为1：2。
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）小球做平抛运动过程中，水平方向，有。竖直方向，有。由几何知识可得联立解得
（2）对于星球表面质量为m0的物体，有，。所以
（3）该星球的第一宇宙速度等于它的近地卫星的运行速度，故，。解得
14．（1）；（2）4 m/s；（3）3.5 m/s
【详解】（1）滑块A在传送带上受重力、支持力和传送带摩擦力作用，有：N-mg=0，μN=ma1。联解a1=5m/s2
滑块在传送带上一直加速到传送带右端，则。A滑到右端时速度，解得
则要使滑块在传送带上能一直加速，则传送带的速度至少为。
（2）滑块A在平板B上做匀减速运动，设加速度为a2，有μ1mg=ma2
由于μ1mg>2μ2mg，故平板B做匀加速运动，设加速度为a3，有
设滑块A从平板B左端滑至右端用时为t，共同速度为v′，平板B的位移为x，则v′＝v－a2t ，L2＋x＝vt－a2t2
v′＝a3t ，x＝a3t2 联解代入数据解得v＝4 m/s
若滑块A在传送带上一直加速，则有v12=2a1L1解得v1＝5 m/s
联解得
v2＝3.5 m/s
15．（1）；（2）；（3）a．（）；b．答案见解析
【详解】（1）小球经过点A时，有。解得
小球刚好通过点A，有解得
由机械能守恒得在B点最小速度
由得在B点最大速度
故小球经过B点的速度范围为
（3）a．小球经过最高点A时，由
因，所以
解得
（）
b．将轻绳换为轻杆，小球经过最高点A的速度小于时，轻杆对小球的作用力为支持力，小球依然可以在竖直面内做圆周运动，即小球在最高点A的最小速度为0。由
轻杆对小球的作用力F与小球速度的平方v2的函数图线如下图所示
